年轻的卢卡斯教授与诺贝尔奖得主
剑桥历史上,卢卡斯教授是世界上两个最高科学荣誉称号之一(另一个是卡文迪许教授职位),专门授予学术上卓有成就的数学和理论物理学家。1932年,时任卢卡斯教授职位的拉莫尔(Larmor)年近75岁,面临退休。这年6月,狄拉克被宣布为拉莫尔的接替人,成为剑桥第15届卢卡斯数学教授。此时,狄拉克还不到30岁,比1669年牛顿接受此席位时,仅大几个月。狄拉克听到这一消息后,离开了剑桥,以躲避震耳欲聋的祝贺声。
狄拉克知道,这个席位绝不只是对他工作的褒奖,也有对他的信赖,还意味着更大的竞争和挑战。为对得起这个席位,他需要做得更多。这时,他正筹划着下一步的课题,这就是量子场论、磁单极和空穴理论。他也有点担心,对要做的工作自己是否显得太“老”了?
尽管狄拉克尽力避开,来自各方的祝贺还是不绝于耳。卢瑟福给他的祝贺信中,有着对他的提示:“希望你仍然是剑桥的常客。”在这里,卢瑟福有可能暗指拉莫尔,因为拉莫尔很少来到剑桥的图书馆[66]。有的说法却叫他感到肉麻。说他继承了牛顿的“原则性”“合理性”“强烈而显著的美感”“头脑清晰”“严谨”的全部风格。有的人盛赞他:“我认为这是竞选教授最轰动的一回。”[67]狄拉克对此感到厌恶,认为这是一些完全不必要的、令人厌恶的装饰性词汇。
紧接着,更大的荣誉接踵而来。第二年,狄拉克与薛定谔一起分享了诺贝尔物理学奖。最初他曾打算拒绝这个奖。卢瑟福劝他改变这个想法,告诉他,如果拒绝这个奖,有可能更让他成为公众注意的目标[68]。(https://www.daowen.com)
无论是卢卡斯数学教授职位,还是诺贝尔物理学奖,狄拉克都是受之无愧的。从1925到1930年这五年间,可以称得上是他“最辉煌的时期”。他于1926至1927年,研究出量子力学变换理论,与费米分别独立地建立了具有半整数的自旋粒子统计,即费米—狄拉克统计;1927年他提出二次量子化法,把量子论应用于电磁场,得出量子化场的模型,为量子场论的建立奠定了基础;1928年他与海森堡合作,发现交换相互作用,引入交换力的重要概念;同年,他建立了相对论性的电子理论,提出相对论协变性的波动方程,由此出发,提出空穴理论,预言正电子的存在。在量子力学基础的建立,特别是变换理论的建立方面,在相对论电子理论的创立方面,以及在量子电动力学基础的建立方面,他都做出了重要的贡献。他为当代物理学提供了诸如正则量子化、变换理论、合时微扰、二次量子化、空穴理论、路径积分、多时理论、交换力、磁单极、弦模型、不定度规、引力场量子化等一系列带有革命性的重要概念与新方法,这些创造性的思想和方法为当代物理理论的发展开拓出一条全新的道路。一批获得重要成果,甚至获得诺贝尔奖的杰出物理学家都是在狄拉克思想引导下,或是在狄拉克所开辟的道路上继续前进而取得丰硕成果的。
他所获得的成果也为他赢得了崇高的荣誉,其中,因建立量子力学与薛定谔共获1933年的诺贝尔物理学奖;1939年获得英国皇家奖章;1952年获得英国皇家科普利奖章;1968年获得奥本海默奖章。除了英国皇家学会成员外,他还是苏联科学院通讯院士,美国普林斯顿高级研究院院士,罗马教皇科学院成员。从20世纪30年代开始,他逐渐成为20世纪自然科学的领衔人物,他的成果改变了物理学的面貌。